JPH0327689A - 画像情報の符号化伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像情報の符号化伝送装置、特にＤＰＣＭ方
式により画像データを符号化・復号化して伝送する画像
情報の符号化伝送装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この柾の装置として知られているものにＤＰＣＭ
（Ｄｉｆｆｒｅｎｔｉａｌ　　ＰｕｌｓｅＣｏｄｅＭｏ
ｄｕ　ｌａ　ｔ　ｉ　ｏｎ）方式がある。

このＤＰＣＭ方式は、ＰＣＭの一種で、以前に来たデー
タから将来のデータを予測し、実際に信号が来たときに
、予測値と実際のデータとの差分を取り出して、その差
分値だけを量子化して伝送する方式である。従って、普
通のＰＣＭより量子化ビット数を少なくすることができ
るという利点がある。

このＤＰＣＭ方式を用いた従来の符号化伝送装置の扶本
構成例を第４図に示す。第４図は従来のＤＰＣＭ方式を
用いた符号化伝送装置のブロック図である。図において
、（１　０　１）はＤＰＣＭの符号器で、以下のブロッ
クで構成される。（１１１）は送信側メモリ、（１　１
　２）は既知の標本値をもとに注目画素の予測値を出力
する予ＪＦＩ器であり、この予測器（１　１　２）は、
第５図に示す画素配置図において注目画素をＸ１その周
辺画素をＡ．Ｂ，　　Ｃ，　Ｄとする時、以下の算出法
で予測値Ｘを求めるものである。

但し、Ａ，　Ｄは上記画素Ａ，　Ｄの値を示す。上式は
予測値の算出において、一般的によく用いられる式であ
るが、勿論、より簡車にするためにＸ−　　Ａ としでもよい。（１　１　３）は入力信号Ｘ（真値）と
予測器（１１２）の出力Ｘ（予測値）との差分をとる減
算器、（１　１　４）は量子化器兼符号器で、この量子
化器兼符号器（１　１　４）の量子化特性としては、第
６図のような量子化特性がよく用いられている。この例
では、レベル数は１６（０〜１５）である。予Ａｐｊ差
信号（Ｘ　−　Ｘ）を３ビット冗長符号化する際には、
上述のように第６図に示す量子化特性をもたせるのが一
般的である。また符号語例も、同様に第６図に示す。こ
の例では、オンライン伝送に適するように３ビットの冗
長符号語を考えているが、バッフ７メモリなどを備える
時には非冗長符号化も可能である。

また第６図に示す代表値は、受信側で復号時に代表値と
して用いられているもので、この代表値と予測器（１　
１　２）の出力である予測値とを加算器（１１５）で加
算することにより受信側で復元される信号値を作成し、
これがメモリ（１　１　１）に書き込まれ、以下の画素
の予測に用いられる。

次に従来方式における受信側を説明する。第４図の（１
０２）はＤＰＣＭ復号器で、以下のブロックにより構成
される。（１　１　７）は受信された符号語から差分値
（Ｘ　−　Ｘ）の代表値を出力する復号器、（１　１　
９）は受信側メモリ、（１　１　６）は送信側の予測器
（１１２）と全く同様の動作を行う予測器、（１　１　
８）は予測値と差分代表値との和をとり、復元信号を出
力する加算器であり、この加算器（１　１　８）から出
力された値は受信側メモリ（１　１　９）に入力され、
以後の画素信号の復元に役立たせる。なお、図中、（１
　０　５）は伝送路である。

このＤＰＣＭ方式を用いた従来の符号化伝送装置におい
て信号対雑音比（以下、Ｓ／Ｎ比と称する）は、次式 ・・・・・・　（２） で与えられる。ここで、「σ」は入力信号の実効値、「
σｅ」は差信号の実効値である。仮に、予肺１器がない
とすると　び一σｅ　となるが、予測器による予測を行
うことにより　σ〉σｅ　とすることができるため、前
記（２）式において符号化ビット数のＺで決まる数値以
上の予測器によるＳｌＮ比の改善が行なわれている。

［発明が解決しようとする課題］ このように、従来の画像情報の符号化伝送装置は、既知
の標本値をもとに予測器を使って予測値が出力され、入
力信号（真値）との差分値をとって符号化伝送が行われ
ている。

ところが、予測値と真値との相関が小さい場合、すなわ
ち、画像データの変化が大きくて差分値が大となる場合
には、前記（２）式において、　σ〉σｅ　の関係がσ
一σｅ　の関係に近づくため、従来の予測器によるＳ／
Ｎ比の改善度が十分でなくなるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解消することを課題に
なされたもので、相関の小さい画像情報に対してもＳ／
Ｎ比の改善度を向上させることができる画像情報の符号
化伝送装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る画像情報の符号化伝送装置は、入力画像デ
ータ列から連続する２画素以上の画素データをブロック
化し、そのブロック内でデータのレベルを大小比較し、
奇数番目のブロックでは画素データを小さい方から順に
並べかえ、偶数番目のブロックでは大きい方から順に並
べかえて新たな相関データ列を作成するとともに、ブロ
ック内で並べかえた画素データの順序を示す相関符号列
を作成する相関器を前記符号化伝送装置の入力側に配置
し、前記相関データ列と相関符号列より元の画像データ
列に復元する逆相関器を前記符号化伝送装置の出力側に
配置したことを特徴とする。

［作用］ 本発明に係る画像情報の符号化伝送装置においては、符
号化伝送装置の入力側に配置した相関器により、入力画
像データ列から連続する２画素以上の画素データをブロ
ック化し、そのブロック内においてデータのレベルの大
小を比較し、奇数番目のブロックでは画素データを小さ
い方から順に並べかえ、偶数番目のブロックでは大きい
方から順に並べかえて新たな相関データ列を作戊するこ
とにより、相関の小さな画像データであってもブロック
間の画像データの相関を改善してＳ／Ｎ比の改善度を向
上することができる。

また、相関器ではブロック内で並べかえた画素データの
順序を示す相関符号列を作或し、符号化伝送装置の出力
側に配置した逆相関器で相関データ列と相関符号列から
元の画像データ列を復元することにより、支障なく画像
情報を符号化伝送することができる。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明に係る画像情報の符号化伝送
装置の好適な実施例について説明する。

第１図において、（１）は相関器で、ここでは入力され
る画像データ列から連続する２画素ごとにブロック化し
、そのブロック内でデータのレベルの大小を比較して奇
数番目のブロックでは画素データを小さい方から順に並
べかえ、偶数番目のブロックでは大きい方から順に並べ
かえて新たな相関データ列を作成し、さらにブロック内
で並べかえた画素データの順序を示す相関符号列を作成
する。

（１　０　５）は、相関データ列を符号化処理したＤＰ
ＣＭ符号化データ列を記憶するメモリ１と相関符号列を
記憶するメモリ２で構成された伝送路である。（１　０
　１）は従来と同様のＤＰＣＭ符号器であって、前記画
素分解器（１）で分解された共通データと独立データを
それぞれデジタル信号に符号化する。符号化では、まず
アナログ信号から周期的に信号の振幅を取り出す標本化
を行い、この振幅（標本値）を離散的値で表現する量子
化を行い、これを有限の符号の有無の組み合わせで表す
狭義の符号化によりデジタル信号へ変換される。（１　
０　２）は、従来と同様のＤＰＣＭ復号器である。復号
では、デジタル信号からその符号の組み合わせが意味す
る振幅値を有するパルスを周期的に作り出し、これを低
域フィルタに通すことにより原信号に類似したアナログ
信号を取り出すことができる。相関器（１）は、この符
号化伝送装置の入力側に配設されている。

（２）は逆相関器で、相関器（１）で作威された相関デ
ータ列と相関符号列より元の画像データ列に復元する。

逆相関器（２）は、従来の符号化伝送装置の出力側に配
置されている。

そして、本実施例では、相関器（１）で作或された相関
データ列と相関符号列のうち、相関データ列は、前記Ｄ
ＰＣＭ符号器（１　０　１）　、伝送路（１　０　５）
　、ＤＰＣＭ復号器（１０２）、逆相関器（２）の経路
により、また相関符号列は、前記伝送路（１　０　５）
　、逆相関器（２）の経路より伝送するように構成した
。

ここで、上記相関器（１）において実施する画像データ
の処理態様を第２図と第３図を用いて説明する。なお、
入力画像は、１ラインをＭ画素としたＮラインからなる
（ＭＸＮ）画素構戊とし、量子化ビット数ＱはＱ−８と
仮定する。

第２図に示される（Ａ）は、入力画像のラインｔ　（１
≦ｔ；％Ｎ）における元のデータ列を示したものであり
’　”１１’　　ａ１２’　　”””””’　　ａｓｉ
’　　ａ８。（１≦Ｓ≦Ｍ／２）は、それぞれ１画素の
画素データである。

（Ｂ）は、ｐ　　−Ｓ　Ｍ　Ａ　Ｌ　Ｌ　（　ａ　Ｓｔ
’　　ａ　Ｓ２）　，１ ｐ　　−ＬＡＲＧＥ　（ａｓ，，ａｓ２）と定義したｐ
１，２ ｐ　　ヲｓの奇数値でｐ１−ｐ２の順に並べ、Ｓの２ ？数値でｐ２→ｐ１の順に並べ変えた相関データ列であ
る。

（Ｃ）は、元のデータ列（Ａ）を相関データ列（Ｂ）に
変換する相関符号列で、ａＳｌ−　ａＳ■のままである
ときを「０」、ａｓ２→ａｓ１と並べ変えた時を「１」
と２画素を１単位に符号化したものである。この元のデ
ータ列（Ａ）の並べかえ処理によって、（Ｄ）の相関周
期を形成することができる。なお、図中のＡｓは１ビッ
トで表現することができる。

第３図は、３画素を１単位とした並べかえ処理に拡張し
た例である。図中、（Ａ）は３画素単位に分割して（　
ａ　Ｓ■’　　ａＳ２’　　ａ８３）と各画素を表現し
た元のデータ列である。

（Ｂ）はｐａａｐ２ａｐｔの条件で元のデータ列を並べ
かえた相関データ列である。

（Ｃ）は並べかえ順序を示す相関符号である。

（Ｄ）は相関周期を示す。

この場合の並べかえの組み合わせは（ａｓｔ’ａ　　　
ａ　　）　゛（ａ３Ｐａ８３″ａ３２）　ｓ　　（ａｓ
ｚ′Ｓ２゜　　Ｓ３ ａ　　　ａ　　）　ｓ　　（ａＳ２−　ａｓ３，　ａｓ
ｔ）　ｓ　　（ａｓｓ，８１’　　　８３ ａ　　　ａ）および（ａＳ３’　ａＳ２’　ａＳｌ）の
６通８１’　　　８２ りとなる。従って、Ａｓを表すには３ビットを要する。

このように本実施例では、相関の小さい画像データであ
っても、画素データをブロック化し、そのブロック内に
おいてデータのレベルが周期的に変化するように並べ変
えることにより、隣接する画像データ間の相関を大きく
して相関を改善したものである。これをＤＰＣＭにおけ
る予測器を使った場合のＳ／Ｎ比の改善度を評価する前
記（２）式の最終項である ａ２ σ　：入力信号の実効値 σｅ：差信号の実効値 でみる。画像データの相関が改善されると、差信号の実
効値「σｅ」が入力信号の実効値「σ」に対して小さく
なるため、Ｓ／Ｎ比が改善されることが理解される。

次に、以上のことを一般化して説明する。１単位の画素
数をＸ，１単位の相関符号の必要ビット数をＺと仮定す
ると、相関周期は標本化周波数の１／（２Ｘ）となり、
相関符号のビット数Ｙは２Ｙ≧Ｘｌ（Ｘの階乗）を満足
させる必要がある。

従ッテ、Ｘ−２でＹ−１、Ｘ−３でＹ−３、Ｘ一４でＹ
−５などになる。

ここで、相関符号は冗長符号であり、この冗長度を評価
する。元の画像データのビット数は、Ｍ・Ｎ−Ｑである
。そして、ＤＰＣＭ符号化後の画］象データのビット数
はＭ−Ｎ−Ｚである。また、相関符号のビット数は、（
Ｍ−Ｙ−Ｎ）／Ｘとなる。従って、冗長度αは、α−Ｙ
／（Ｘ−Ｚ）となり、Ｘ−２でＺ−４のときα−１／８
となり、Ｘ−３でＺ−４のときα−１／４となり、Ｘ−
４でＺ−４のときα−５／１　６となる。このような冗
長度だけで判断すれば、Ｘ−２が最良である。

全体としてのデータ圧縮度は、［Ｚ／Ｑ＋Ｙ／（Ｘ−Ｑ
）］　となる。Ｚ／ＱはＤＰＣＭ符号化に関与し、Ｙ／
（Ｘ−Ｑ）は相関符号に関わる項目である。

以上述べた画像データの並べかえ処理手段用いて、第１
図を参照しながら本実施例の動作を説明する。なお、こ
こではＸ−２と仮定する。

第１図の相関器（１）に入力される元データ列（ａ）は
、２画素ごとに並べかえ処理をした相関データ列（ｂ）
と相関符号列（Ｃ）の２データ群に分離される。この相
関データ列（ｂ）は、ＤＰＣＭ符号器（１　０　１）に
より従来と同様の動作で符号化処理が実行されて、ビッ
ト数ＺのＤＰＣＭ符号化データ列（ｄ）に圧縮される。

このＤＰＣＭ符号化データ列（ｄ）は、伝送路（１　０
　５）を形或するメモリ１の所定位置から順に記憶され
る。

一方、相関符号列（ｃ）は伝送路（１　０　５）のメモ
リ２の所定位置から順に記憶される。以上の処理が全て
の画素に対して連続的または間欠的に実行されて伝送路
のメモリに対する書き込みモード動作が完了する。

次に、伝送路のメモリに対する読み出しモードについて
述べる。メモリ１の所定位置から順に読み出されたＤＰ
ＣＭ符号化データ列（ｅ）は、ＤＰＣＭ復号器（１　０
　２）で従来例と同様の動作により復元画像データ列（
ｆ）に復号される。その画｛象データ列の画素位置に対
応する相関符号列（ｇ）をメモリ２から読みだす。これ
らの復元画像データ列（ｆ）と相関符号列（ｇ）を逆相
関器（２）に入力し、相関符号列（ｇ）のｒＯＪと「１
」の符号に応じて並べかえ処理（書き込みモードと逆の
処理）を行って元の画像データ列に類似した出力画像デ
ータ列（ｈ）が得られる。

以上のように、本実施例の画像情報の符号化伝送装置は
、従来からの符号化伝送装置の入力側に相関器、出力側
に逆相関器を配置することにより、相関の小さい画像デ
ータに対して相関を改善し、Ｓ／Ｎ比の改善度を向上さ
せることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る画像情報の符号化伝
送装置は、従来の符号化伝送装置の入出力部に相関器と
逆相関器とを配置し、入力画像デ一夕をブロック化して
、ブロック内の画素データのレベルが周期的に変化する
ように並べかえることで、相関を大きくするように構成
したため、相関の小さい画素データに対しても、相関の
改善によりＳ／Ｎ比を改善することができるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による画像情報の符号化伝送
装置のブロック図、 第２図は第１図の相関器における画像データの処理態様
の一実施例を説明する図、 第３図は第１図の相関器における画像データの処理態様
の他の実施例を説明する図、 第４図は従来の画像情報の符号化伝送装置のブロック図
、 第５図は画素配置図、 第６図は第４図による画像データの処理態様を説明する
図である。 図において、（１）は相関器、（２）は逆相関器、（１
　０　１）　はＤＰＣＭ符号器、（１０２）はＤＰＣＭ
復号器、（１０５）は伝送路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像情報を符号化する符号器と、符号化された画像情報
   を蓄積するメモリで構成された伝送路と、その伝送路か
   ら情報を読み出して元の画像情報に復号する復号器とを
   備えた画像情報の符号化伝送装置において、 前記符号化伝送装置の入力側に配置され、入力画像デー
   タ列から連続する２画素以上の画素データをブロック化
   し、そのブロック内でデータのレベルを大小比較し、奇
   数番目のブロックでは画素データを小さい方から順に並
   べかえ、偶数番目のブロックでは大きい方から順に並べ
   かえて新たな相関データ列を作成するとともに、ブロッ
   ク内で並べかえた画素データの順序を示す相関符号列を
   作成する相関器と、 前記符号化伝送装置の出力側に配置され、前記相関デー
   タ列と相関符号列より元の画像データ列に復元する逆相
   関器とを有することを特徴とする画像情報の符号化伝送
   装置。